[发明专利]一种生态产业共生系统稳定性的仿真判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及产业生态学中系统稳定性的判定方法，具体地说，是利用生态产业共生系统实现在动态连续的环境下的仿真来判定生态产业共生系统的稳定性的方法。

背景技术

生态产业的理论基础是产业生态学(IE，Industrial Ecology)。产业生态学的基本思想是仿照自然界生态系统中物质流动的方式来重新规划工业生产、消费和废物处置系统，它追求系统内从原料、中间产物、废物到产品的物质循环，从而达到资源、能源、投资的最优利用，减轻人类活动对自然环境的影响。产业生态学研究与运用主要在三个层次，即：企业层次、区域层次和国家层次。在企业层次，要求企业减少产品和服务的原材料、能源消耗，减排有毒物质，加强物质循环，最大限度、可持续地利用再生资源，不断提高产品的质量。在区域层次，通过代谢分析、资源分析工具的运用，掌握区域内部的物质、能量的流动状况，在此基础上建立区域内部物质、能量、信息的集成，建立企业间废物的输入输出关系。生态产业园便是这个层面上最有前景的发展方向。面向环境的设计，不仅仅单纯对产品的质量、性能进行考虑，它还对产品生产阶段和使用阶段的能耗，使用后的拆卸、回用等方面提出新的要求。生命周期评价，是指对一个产品从原材料采掘、制造、销售、使用、回收、废弃与处置等过程的资源与环境影响进行综合评价，并寻求改善的途径。目前，DfE并没有一个通用的模式可以套用，还处于探索阶段。发达国家的工业界和研究机构在DfE的实质性开发和研究方面较为活跃。

在生态学上，共生是指不同物种以不同的相互获益关系生活在一起，形成对双方或一方有利的生存方式。在工业生态学语境下，产业共生是指在一定的区域内，分属不同产业的经济实体(主要是工业企业，有时也包括农业部门、居民社区等成员)通过副产品交换、能量和水的逐级利用、基础设施共享等方式进行合作，形成一个“生态系统”，共同提高实体的生存及获利能力，同时实现对资源的节约和对环境的保护。

工业系统与生态系统在结构和功能上既存在相似性，也存在差异性。这一领域在工业生态学萌芽和诞生初期就成为研究的焦点。Thomas和Graedel等人从个体和系统两个层次上对自然生态系统和工业生态系统进行了比较，认为个体相似性包括独立性，具有生长、繁殖能力和一定寿命，废物代谢，应激性及在系统中充当一定角色；系统相似性包括两个系统都可分为线形、准循环和全循环三个类型。在区别方面，Boons和Baas从管理学分析入手，指出自然生态系统是按照食物链关系依赖于有规律的再生产和适应性来运作，而工业共生则由竞争优势驱动。

StarLogo软件平台是由麻省理工大学多媒体实验室开发的一个可编程的建模环境，用于研究分散系统的运行机制。该软件采用的是基于主体的建模方法(ABM)。其中，“主体”是一只只的海龟，可以通过并行控制数千只海龟，同时也可以为它们制定不同的行为模式。而这些主体所处的“环境”则是用布丁来表现的，数千个布丁拼成一块大的背景，代表着主体所处的大环境系统。StarLogo允许对海龟和布丁进行编程，这使得海龟和海龟所处的环境都具有了自己的变化方式。海龟具有一些固有的属性：位置、方向、颜色和一只画笔。程序运行时所有的海龟和布丁都以系统规定的时间步进并行运转。这一点非常贴近现实世界。

在这里，海龟和布丁之间的交互作用体现了主体与环境的关系，海龟与海龟之间的相互影响则体现了主体之间的关系。另外，StarLogo允许对海龟进行分类，例如，我们可以创建两类海龟：狼和兔子，然后对这两类海龟分别定义它们的属性和行为。这一点对于仿真现实世界来说非常必要，因为即使是在一个很小的系统内，也常常存在着多种具有不同属性和行为方式的角色。海龟的类别并不是在整个生存期内都固定不变的，如果情况发生变化，可以像设置其他属性那样重新设置海龟的breed值。

StarLogo中主要包括三种“角色”类型：1.海龟(turtles)；2.布丁(patches)。布丁并不完全是被动的，而是同样能执行StarLogo命令并对海龟和其它布丁发生作用。每一个布丁对应于StarLogo图形接口上的一个方格；3.观察者(observer)观察者“鸟瞰”海龟和布丁。它能产生新的海龟以及监控现有海龟和布丁的行动。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明提供了一种生态产业共生系统的稳定性的判定方法，为将生态产业共生系统稳定性和企业的稳定性建立联系的桥梁，以进一步分析生态产业系统中各企业的相互关系和生态产业共生系统稳定性，从而为判定生态产业共生系统的稳定性提供依据。